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KR101706578B1 - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 모듈 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 모듈 Download PDF

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KR101706578B1
KR101706578B1 KR1020100098456A KR20100098456A KR101706578B1 KR 101706578 B1 KR101706578 B1 KR 101706578B1 KR 1020100098456 A KR1020100098456 A KR 1020100098456A KR 20100098456 A KR20100098456 A KR 20100098456A KR 101706578 B1 KR101706578 B1 KR 101706578B1
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liquid crystal
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손지은
변석규
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치용 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 백라이트 유닛은, 순차적으로 배치된 커버버툼과, 백라이트 유닛, 액정패널, 케이스 탑이 체결되어 구성된 액정표시장치 모듈의 상기 백라이트 유닛에 있어서, 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 제1면에 장착되며, 각각은 적어도 하나의 발광다이오드를 포함하는 다수의 LED스트링으로 구성된 LED 어레이와; 상기 인쇄회로기판의 제2면에 장착되며, 상기 다수의 LED스트링을 제어하는 LED 드라이버 IC를 포함하고, 상기 인쇄회로기판은 커넥터를 통해 DC/DC 컨버터와 PWM 제어부를 포함하는 백라이트 구동부와 연결되며, 상기 LED 드라이버 IC는 상기 커버버툼과 접촉한다. 따라서, 백라이트 구동부의 면적을 줄일 수 있으며, 발광부와 구동부의 연결선 수를 줄여 부품 수를 감소시키고, 극한의 분할 수를 구현할 수 있다. 또한, LED 드라이버 IC로부터의 열을 효과적으로 전달할 수 있으므로, LED 드라이버 IC의 방열 특성을 개선할 수 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 모듈{backlight unit and liquid crystal display module including the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치용 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 모듈에 관한 것이다.
액정표시장치(liquid crystal display (LCD) device)는 두 기판과 두 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, 액정층의 액정분자 배열을 조절함으로써 빛을 투과시켜 영상을 표시한다.
일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 화소를 포함하며, 각 화소는 박막트랜지스터와 화소전극 및 공통전극을 포함한다. 각 화소의 화소전극 및 공통전극에 전압을 각각 인가함으로써, 화소전극 및 공통전극 사이에 전기장이 생성되고, 생성된 전기장에 의하여 액정층의 액정분자가 재배열됨으로써, 액정층의 투과율이 변화된다. 따라서, 액정표시장치의 화소전극 및 공통전극에 인가되는 전압을 제어함으로써, 영상신호에 대응되는 값을 갖도록 각 화소의 액정층의 투과율을 조절할 수 있으며, 그 결과 액정표시장치는 영상을 표시한다.
이러한 액정표시장치는 자체 발광소자가 아니므로 별도로 빛을 공급해야 한다.
따라서, 액정표시장치는, 영상을 표시하는 액정패널과, 액정패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛을 포함한다.
백라이트 유닛은 광원(light source)을 포함하는데, 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp: EEFL) 같은 형광램프가 백라이트 유닛의 광원으로 사용되어 왔다.
백라이트 유닛은 램프로부터 출사된 빛의 경로에 따라 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 나눌 수 있다. 직하형 백라이트 유닛은, 다수의 램프를 액정패널 하부에 배치함으로써 램프로부터 출사되는 빛을 직접적으로 액정패널에 공급하는 방식이다. 에지형 백라이트 유닛은 액정패널 하부에는 도광판을 배치하고 램프를 도광판의 적어도 일측면에 배치함으로써, 도광판에서의 굴절 및 반사를 이용하여 램프로부터 출사되는 빛을 간접적으로 액정패널에 공급하는 방식이다.
최근 액정표시장치의 박형화, 경량화 추세에 따라 백라이트 유닛의 광원도 소비전력, 무게, 휘도 등에서 장점을 갖는 발광 다이오드(light emitting diode: LED)가 형광램프를 대체하고 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치용 직하형 발광 다이오드 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 액정표시장치용 발광 다이오드(LED) 백라이트 유닛은 LED 인쇄회로기판(printed circuit board(PCB): 10)과, LED 인쇄회로기판(10) 상에 다수의 적(R), 녹(G), 청(B) LED(22a, 22b, 22c)가 배치된 LED 어레이(array)(20)를 포함하며, LED 어레이(20)는 연결수단(40)을 통해 백라이트 구동부(30)에 연결되어 전원을 공급받는다.
백라이트 구동부(30)는 외부로부터의 신호에 따라 LED 어레이(20)에 전원을 공급하는데, 백라이트 구동부(30)는 인쇄회로기판 상에 다수의 부품들이 위치하는 형태로 구성된다.
연결수단(40)은 제1 및 제2커넥터(42, 44)와 이들을 연결하는 다수의 연결선(46)을 포함하며, 백라이트 구동부(30)에서 출력된 신호는 연결수단(40)을 통해 LED 어레이(20)에 전달된다.
최근 LED 어레이(20)를 다수의 블록(block)으로 나누고, 각각의 블록은 특정 수의 LED(22a, 22b, 22c)를 갖는 하나의 LED스트링으로 구성하여, LED스트링에 독립적인 전압을 인가함으로써, 각 블록이 서로 상이한 휘도의 빛을 제공할 수 있도록 하는 구조 및 방법이 제안되었다.
이러한 백라이트 유닛의 블록 구동을 위해서는, 각 LED스트링을 제어하기 위한 LED 드라이버 집적회로(driver integrated circuit(IC))가 필요하며, LED 드라이버 IC는 백라이트 구동부(30)의 인쇄회로기판 상에 배치된다.
그런데, 액정표시장치가 대면적화 됨에 따라, LED의 수가 증가하게 되고, 분할되는 LED스트링의 수가 많아지게 되어, 요구되는 LED 드라이버 IC의 수 또한 증가된다. LED 드라이버 IC의 수가 증가하게 되면, 이의 실장을 위한 백라이트 구동부의 인쇄회로기판의 면적 또한 커지게 되고, LED 어레이와 백라이트 구동부 사이의 연결을 위한 연결 수가 증가하게 된다. 이로 인해, 커넥터의 수 및 연결선의 수가 증가하게 되고, 커넥터의 핀(pin) 수 또한 증가하게 된다.
특히, 스캐닝이나 로컬 디밍 등의 구동 특성상 LED 분할 수가 증가하고 있는데, LED 분할 수가 증가함에 따라 이를 안정적으로 제어하기 위한 LED 드라이버 IC의 채널 수도 증가하게 된다. LED 드라이버 IC의 수량을 증가시킴으로써 필요한 채널 수를 증가시킬 수 있는데, 이 경우, 증가된 LED 드라이버 IC를 위한 인쇄회로기판의 면적 증가 및 연결선 수의 증가가 불가피하게 된다.
일반적으로, 커넥터는 LED스트링 각각에 전원을 전달하기 위한 다수의 핀(pin)과, 접지전압(GND), 시그널(signal)을 위한 핀 등을 포함한다. 따라서, 커넥터의 폭이 지나치게 넓어지거나 그 개수가 늘어나게 된다.
한편, 이러한 백라이트 유닛과 액정패널은 커버버툼(cover bottom) 상에 차례로 놓이며, 커버버툼은 액정패널 전면 가장자리를 덮는 케이스 탑(case top)과 체결된다.
이때, 백라이트 구동부는 커버버툼의 바깥쪽에 일정 간격을 두고 체결된다.
도 2는 종래의 액정표시장치모듈의 배면을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에서 III-III선을 따라 자른 면을 개략적으로 도시한 단면도로, 백라이트 구동부와 커버버툼이 체결된 모습을 도시한다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 커버버툼(50)의 전면에는 백라이트 유닛(도시하지 않음)과 액정패널(도시하지 않음)이 차례로 배치되고, 커버버툼(50)의 배면에는 백라이트 구동부(60)가 위치한다.
백라이트 구동부(60)는 구동 인쇄회로기판(62)을 포함하며, 구동 인쇄회로기판(62) 상면에 다수의 LED 드라이버 IC(64)와 DC/DC 컨버터(66) 등이 장착되고, 하면은 커버버툼(50)을 마주대하고 있다. 커버버툼(50)은 백라이트 구동부(60) 쪽으로 부분적으로 돌출되어 있어, 백라이트 구동부(60)의 하면은 커버버툼(50)과 접촉한다. 백라이트 구동부(60)와 커버버툼(50)이 접촉하는 부분에서, 백라이트 구동부(60)는 스크류(72)를 통해 커버버툼(50)과 체결된다.
그런데, 백라이트 구동부(60)에는 열이 발생하는 부품이 많아 서로 간에 영향을 미칠 수 있으며, 백라이트 구동부(60)의 부품에서 열이 발생할 경우, 열 전도 및 대류 통로가 없어 LED 드라이버 IC(64)의 온도가 상승하게 된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 백라이트 구동부의 면적을 줄일 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 발광부와 구동부의 연결선 수를 줄여 부품 수를 감소시키고, 극한의 분할 수를 구현할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 LED 드라이버 IC의 방열 특선을 개선할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트 유닛은 순차적으로 배치된 커버버툼과, 백라이트 유닛, 액정패널, 케이스 탑이 체결되어 구성된 액정표시장치 모듈의 상기 백라이트 유닛에 있어서, 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 제1면에 장착되며, 각각은 적어도 하나의 발광다이오드를 포함하는 다수의 LED스트링으로 구성된 LED 어레이와; 상기 인쇄회로기판의 제2면에 장착되며, 상기 다수의 LED스트링을 제어하는 LED 드라이버 IC를 포함하고, 상기 인쇄회로기판은 커넥터를 통해 DC/DC 컨버터와 PWM 제어부를 포함하는 백라이트 구동부와 연결되며, 상기 LED 드라이버 IC는 상기 커버버툼과 접촉한다.
본 발명의 액정표시장치 모듈은 커버버툼과; 상기 커버버툼 상에 배치되고, 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판의 제1면에 장착되며, 각각은 적어도 하나의 발광다이오드를 포함하는 다수의 LED스트링으로 구성된 LED 어레이와, 상기 인쇄회로기판의 제2면에 장착되며, 상기 다수의 LED스트링을 제어하는 LED 드라이버 IC를 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛의 전원 공급을 제어하며 DC/DC 컨버터와 PWM 제어부를 포함하는 백라이트 구동부와; 상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 액정패널과; 상기 액정패널 상에 배치되고, 상기 커버버툼과 체결되는 케이스 탑을 포함하며, 상기 LED 드라이버 IC는 상기 커버버툼과 접촉한다.
상기 인쇄회로기판 상에, 상기 LED 드라이버 IC의 각 핀에 연결되는 저항 및 캐패시터가 장착된다.
상기 인쇄회로기판은 다수의 배선층으로 이루어진다.
상기 커버버툼은 상기 LED 드라이버 IC에 대응하여 돌출부를 가지며, 상기 돌출부를 제외한 커버버툼의 부분은 상기 인쇄회로기판과 접촉한다.
또는, 상기 커버버툼은 상기 LED 드라이버 IC의 높이에 대응하는 간격을 가지고 상기 인쇄회로기판과 이격된다.
상기 커버버툼과 상기 인쇄회로기판 사이의 인접한 LED 드라이버 IC 사이에는 방열부재를 포함될 수 있으며, 상기 방열부재의 상하면에 접착성 물질이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛에서는 정전류 구동 및 발광 다이오드의 세세한 제어를 하는 LED 드라이버 IC는 LED 어레이와 동일한 LED 인쇄회로기판 상에 실장되고, DC/DC 컨버터와 PWM 제어부는 백라이트 구동부의 구동 인쇄회로기판 상에 위치하여, 백라이트 구동부의 구동 인쇄회로기판을 LED 인쇄회로기판과 연결한다.
따라서, 연결 배선이 가장 많고 복잡한 LED 드라이버 IC가 발광 다이오드와 동일한 LED 인쇄회로기판 상에 위치하므로, 백라이트 구동부의 구조를 간소화하여 백라이트 구동부의 구동 인쇄회로기판의 면적을 줄일 수 있으며, 백라이트 구동부의 구동 인쇄회로기판과 LED 인쇄회로기판의 연결을 위한 커넥터 핀 수 및 연결선 수를 줄일 수 있다.
또한, 1개의 발광 다이오드를 하나의 블록으로 설정하는 극한 분할을 구현할 수 있으며, DC/DC 컨버터에서 발생하는 열에 의해 발광 다이오드가 영향을 받지 않는다.
또한, LED 인쇄회로기판은 MCPCB(metal core PCB)나 FR-4(flame retardant composition-4) PCB, CEM(composite electro material) PCB 또는 플렉서블 (flexible) PCB 등 다양하게 적용 가능하다.
한편, LED 드라이버 IC를 커버버툼과 접촉하도록 함으로써, LED 드라이버 IC로부터 발생되는 열을 커버버툼으로 전달하여 LED 드라이버 IC의 방열 특성을 개선할 수 있다. 이때, 커버버툼으로 전달된 열은 커버버툼 전면으로 분산되므로, 열 변형이 발생하지 않는다.
또한, 커버버툼의 온도가 균일하게 상승되므로, 액정패널에도 균일한 온도 상승 효과를 주어, 액정분자의 구동 속도가 빨라질 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치용 직하형 발광 다이오드 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 액정표시장치모듈의 배면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에서 III-III선을 따라 자른 면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 직하형 발광 다이오드 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 A영역을 확대한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 백라이트 유닛과 커버버툼을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 직하형 발광 다이오드 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 구성도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는, 영상을 표시하는 액정패널(120)과, 액정패널(120)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(130), 액정패널(120)에 게이트신호 및 데이터신호를 각각 공급하는 게이트 구동부(142) 및 데이터 구동부(144), 외부 회로(도시하지 않음)로부터 영상신호와 제어신호를 공급받아 게이트 구동부(142)에 게이트 제어신호를 공급하고 데이터 구동부(144)에 RGB데이터 및 데이터 제어신호를 공급하는 타이밍 제어부(140), 그리고 타이밍 제어부(140)로부터 디밍신호를 공급받아 백라이트 유닛(130)의 전원 공급을 제어하는 백라이트 구동부(150)를 포함한다.
보다 상세하게, 액정패널(120)은, 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(도시하지 않음)과 제1 및 제2기판 사이에 형성된 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 액정패널(120)의 일 기판에는 서로 교차하여 다수의 화소(P)를 정의하는 다수의 게이트 배선(122) 및 다수의 데이터 배선(124)과, 각 화소(P)에 대응하여 위치하는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되고, 박막트랜지스터(Tr)에는 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)가 연결된다.
게이트 구동부(142) 및 데이터 구동부(144)는, 액정패널(120)의 게이트 배선(122) 및 데이터 배선(124)에 게이트 신호 및 데이터 신호를 각각 공급하며, 게이트 구동집적회로(driver integrated circuit: Driver IC) 및 데이터 구동집적회로의 형태로 구성되어 액정패널(120)에 연결된다. 게이트 배선(122)에 공급된 게이트 신호에 따라 박막트랜지스터(Tr)가 턴-온(turn-on)되면, 데이터 신호가 데이터 배선(124)을 통해 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)에 공급되어 영상이 표시된다.
백라이트 유닛(130)은 액정패널(120)로 빛을 공급하기 위한 광원으로 다수의 발광 다이오드(light emitting diode: LED)를 포함하는데, 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다.
타이밍 제어부(140)는, TV시스템 또는 그래픽 카드 등과 같은 외부 회로로부터 영상 표시를 위한 영상신호와, 데이터인에이블(DE), 수평동기신호(HSY), 수직동기신호(VSY), 클럭(CLK) 등의 제어 신호를 공급받아 RGB데이터, 데이터 제어신호, 게이트 제어신호를 생성한다.
또한, 타이밍제어부(140)는 프레임 별로 영상신호를 분석하여 백라이트 유닛(130)을 블록(block) 구동하기 위한 디밍신호(dimming signal)를 생성하여 백라이트 구동부(150)에 공급한다.
백라이트 구동부(150)는 백라이트 유닛(130)의 발광을 제어하며, 타이밍 제어부(140)로부터 백라이트 제어용 디밍 신호(dimming signal)를 입력 받는다. 백라이트 구동부(150)는 디밍신호에 따라 백라이트 유닛(130)에 전원 공급을 제어하여 백라이트 유닛(130)의 해당 블록을 구동함으로써, 백라이트 유닛(130)이 액정패널(120)에 빛을 공급하도록 한다.
디밍신호는 아날로그전압 방식 또는 펄스진폭변조(pulse width modulation: PWM) 방식으로 공급될 수 있다. 아날로그전압 방식의 디밍신호는 전압레벨에 따라 온듀티비가 결정되는데, 예를 들면, 전압레벨이 높을수록 온듀티비가 증가하고, 전압레벨이 낮을수록 온듀티비가 감소한다. PWM 방식의 디밍신호는 펄스의 폭(pulse width)에 따라 온듀티비가 결정되는데, 예를 들면, 펄스 폭이 넓을수록 온듀티비가 증가하고, 펄스 폭이 좁을수록 온듀티비가 감소한다. 본발명의 실시예에서는, PWM 방식의 디밍신호를 위주로 하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 직하형 발광 다이오드 백라이트 유닛을 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 A영역을 확대한 도면이다.
도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치용 발광 다이오드 백라이트 유닛은 LED 인쇄회로기판(printed circuit board(PCB): 210) 상에 다수의 LED가 배치된 LED 어레이(220)를 포함하며, LED 어레이(220)는 연결수단(240)을 통해 백라이트 구동부(230)에 연결되어 전원을 공급받는다.
LED 어레이(220)는 다수의 블록으로 나뉘며, 각각의 블록은 특정 수의 LED를 갖는 LED스트링(222)으로 구성된다. 여기서, 각 LED스트링(222)은 하나의 LED만을 포함할 수 있으며, 또는 다수의 LED를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 각 LED스트링(222)은 6개 내지 8개의 LED를 포함할 수 있다.
LED 어레이(220)는 순차적으로 배치된 적(R), 녹(G), 청(B) LED로 구성될 수 있으며, 또는 백색(W) LED로 구성될 수 있다.
한편, 각 LED스트링(222)을 제어하기 위한 LED 드라이버 IC(224)는 LED 어레이(220)에 포함된다. 즉, LED 드라이버 IC(224)는 LED스트링(222)과 함께 LED 인쇄회로기판(210) 상에 장착된다.
LED 인쇄회로기판(210)은 LED스트링(222)과 LED 드라이버 IC(224)를 연결하기 위한 신호배선들이 적층된 다수의 층에 분리되어 위치하는 다수의 배선층 구조일 수 있다.
백라이트 구동부(230)는 외부로부터의 신호에 따라 LED 어레이(220)에 전원을 공급하는데, 백라이트 구동부(230)는 인쇄회로기판 상에 다수의 부품들이 위치하는 형태로 구성된다. 백라이트 구동부(230)의 인쇄회로기판 상에 장착되는 부품들로는 DC/DC 컨버터(232, 233) 및 PWM 제어부(234)가 있다. DC/DC 컨버터(232, 233)는 입력된 전원을 승압 또는 강압하여 출력하며, 여기서는 두 개의 DC/DC 컨버터(232, 233)가 사용되고 있으나, 그 개수는 LED 어레이(220)의 크기, 즉, LED스트링(222)의 수에 따라 달라질 수 있다. PWM 제어부(234)는 디밍신호에 따른 펄스 폭을 조절함으로써 듀티비를 조절한다.
백라이트 구동부(230)의 인쇄회로기판에는 DC/DC 컨버터(232, 233)와 PWM 제어부(234) 이외에 전원 공급을 위한 수단도 함께 장착될 수 있다.
연결수단(240)은 제1 및 제2커넥터(242, 244)와 이들을 연결하는 다수의 연결선(246)을 포함한다. 제1커넥터(242)는 백라이트 구동부(230)의 인쇄회로기판에 형성되고, 제2커넥터(244)는 LED 어레이(220)가 장착되는 LED 인쇄회로기판(210)에 형성된다. 따라서, 백라이트 구동부(230)에서 출력된 신호는 연결수단(240)을 통해 LED 어레이(220)에 전달된다.
백라이트 구동부(230)의 인쇄회로기판에는 외부로부터 신호를 전달받기 위한 입력 커넥터(252)가 더 형성된다.
여기서, LED 드라이버 IC(224)는 채널 수에 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, LED 드라이버 IC(224)가 16개의 채널을 가지는 경우, 도 6에 도시한 것처럼, 제1 내지 제16LED스트링(S1 내지 S16)이 하나의 단위를 형성하며, LED 드라이버 IC(224)는 제1 내지 제16LED스트링(S1 내지 S16) 사이에 배치될 수 있다. , 일례로, 제1 내지 제16LED스트링(S1 내지 S16)이 4X4의 행렬 형태로 배치될 때, LED 드라이버 IC(224)는 제1 내지 제16LED스트링(S1 내지 S16)의 중앙, 즉, 제6, 제7, 제10 및 제11LED스트링(S6, S7, S10, S11)과 인접하는 위치에 배치된다.
이때, LED 드라이버 IC(224)와 제1 내지 제16LED스트링(S1 내지 S16)은 LED 인쇄회로기판(210)의 서로 다른 면에 장착된다. 즉, 제1 내지 제16LED스트링(S1 내지 S16)은 LED 인쇄회로기판(210)의 상면인 제1면에 장착되고, LED 드라이버 IC(224)는 LED 인쇄회로기판(210)의 하면인 제2면에 장착된다.
앞서, LED 드라이버 IC(224)가 제1 내지 제16LED스트링(S1 내지 S16)의 중앙에 배치된 경우에 대해 설명하였으나, LED 드라이버 IC(224)의 위치는 달라질 수 있으며, 제1 내지 제16LED스트링(S1 내지 S16) 중 하나 이상과 부분적으로 중첩하도록 배치될 수도 있다.
LED 드라이버 IC(224)와 제1 내지 제16LED스트링(S1 내지 S16)이 LED 인쇄회로기판(210)의 서로 다른 면에 장착될 경우, LED 인쇄회로기판(210)은 다수의 배선층 구조인 것이 바람직하다.
여기서는 LED 드라이버 IC(224)가 16개의 채널을 갖는 경우에 대해 설명하였으나, LED 드라이버 IC(224)의 채널 수는 달라질 수 있으며, 16개보다 많아지거나 적어질 수 있다.
한편, LED 드라이버 IC(224) 이외에, LED 드라이버 IC(224)의 각 핀에 연결되는 저항 및 캐패시터 등의 LED 드라이버 IC의 주변회로도 LED 인쇄회로기판(210) 상에 함께 실장될 수 있다.
LED 인쇄회로기판(210)으로는 MCPCB(metal core PCB)나 FR-4(flame retardant composition-4) PCB, CEM(composite electro material) PCB 또는 플렉서블 (flexible) PCB 등 다양하게 적용 가능하다.
이와 같이, 본 발명에서는 LED 드라이버 IC가 LED 어레이 내에 위치하므로, 백라이트 구동부용 인쇄회로기판의 면적을 최소화할 수 있으며, 백라이트 구동부용 인쇄회로기판과 LED 인쇄회로기판의 연결 수를 줄여, 커넥터의 핀 수 및 연결선 수를 줄일 수 있다.
또한, LED 어레이의 분할 수를 증가하더라도 LED 드라이버 IC가 LED 인쇄회로기판 상에 형성되므로, 커넥터 수 및 커넥터의 핀 수는 증가하지 않는다. 따라서, 증가되는 LED 어레이의 분할 수에 따라 필요한 LED 드라이버 IC의 채널 수 증가가 용이하므로, 1개의 발광 다이오드를 하나의 블록으로 설정하는 극한 분할을 구현할 수 있다.
또한, DC/DC 컨버터와 LED 어레이는 서로 다른 인쇄회로기판 상에 위치하므로, DC/DC 컨버터에서 발생하는 열에 의해 LED가 영향을 받지 않는다.
이러한 백라이트 유닛은 액정패널과 함께 커버버툼 상에 차례로 놓이며, 커버버툼은 액정패널 전면 가장자리를 덮는 케이스 탑(case top)과 체결되어 액정표시장치 모듈을 이룬다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 백라이트 유닛과 커버버툼을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛은 LED 인쇄회로기판(210)의 상면인 제1면에 장착된 다수의 LED(222a)와 하면인 제2면에 장착된 LED 드라이버 IC(224)를 포함한다. 이러한 백라이트 유닛은 커버버툼(250) 상에 배치되어 체결되는데, 이때, LED 드라이버 IC(224)의 상면은 커버버툼(250)과 접촉하도록 한다. 따라서, LED 드라이버 IC(224)의 하면은 LED 인쇄회로기판(210)의 제2면과 접촉하게 되고, LED 드라이버 IC(224)의 상면은 커버버툼(250)의 전면과 접촉한다. 도시하지 않았지만, 커버버툼(250)의 배면에는 백라이트 구동부가 위치한다.
본 발명에서는 LED 드라이버 IC(224)가 커버버툼(250)과 접촉하도록 함으로써, LED 드라이버 IC(224)에서 발생하는 열을 커버버툼(250)에 전달하여 방열한다. 커버버툼(250)에 전달된 열은 커버버툼(250) 전면으로 분산되므로, 열에 의한 변형이 발생하지 않게 된다. 따라서, LED 드라이버 IC(224)의 방열특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 커버버툼(250)의 온도가 균일하게 상승되어 액정패널(도시하지 않음)에도 균일한 온도 상승 효과를 주게 되므로, 액정 분자의 구동 속도가 빨라질 수도 있다.
이때, 커버버툼(250)은, 도 7a에 도시한 바와 같이, LED 드라이버 IC(224)에 대응하는 부분이 LED 드라이버 IC(224)의 높이에 대응하도록 하부로 돌출되고, 돌출된 부분을 제외한 부분은 LED 인쇄회로기판(210)과 접촉하는 구조일 수 있다.
또는, 도 7b에 도시한 바와 같이, 커버버툼(250)은 LED 드라이버 IC(224)의 높이에 대응하는 간격을 가지고 LED 인쇄회로기판(210)과 평행하게 이격되는 구조일 수 있다. 이때, 도시하지 않았지만, 커버버툼(250)은 특정 부분에서 LED 인쇄회로기판(210) 쪽으로 돌출됨으로써, LED 인쇄회로기판(210)과 접촉되어 체결될 수 있다.
또는, 도 7c에 도시한 바와 같이, 커버버툼(250)은 LED 드라이버 IC(224)의 높이에 대응하는 간격을 가지고 LED 인쇄회로기판(210)과 평행하게 이격되며, LED 드라이버 IC(224)가 위치하지 않는 LED 인쇄회로기판(210)과 커버버툼(250) 사이에는 방열부재(262)가 삽입되는 구조일 수 있다. 이러한 방열부재(262)로는 방열패드 또는 스폰지 등이 사용될 수 있다. 이때, 도시하지 않았지만, 커버버툼(250)은 특정 부분에서 LED 인쇄회로기판(210) 쪽으로 돌출됨으로써, LED 인쇄회로기판(210)과 접촉되어 체결될 수 있다.
LED 인쇄회로기판(210)과 커버버툼(250)은 접촉되는 부분에서 스크류를 이용하여 체결될 수 있으며, 도 7c와 같이 방열부재(262)를 이용하는 경우에는, 방열부재(262)의 상하면에 접착성 물질을 형성하여 LED 인쇄회로기판(210) 및 커버버툼(250)과 접착되도록 함으로써 체결될 수도 있다.
한편, LED 드라이버 IC(224)와 커버버툼(250) 사이에 별도의 방열부재가 더 형성될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 LED 드라이버 IC가 커버버툼과 접촉하도록 함으로써, LED 드라이버 IC의 열을 커버버툼으로 전달하여 LED 드라이버 IC의 방열 특성을 개선할 수 있다.
앞선 실시예에서는 LED 어레이가 하나의 인쇄회로기판에 장착되고, 하나의 백라이트 구동부가 사용된 경우에 대해서 설명하였으나, 액정표시장치가 대면적화 됨에 따라 백라이트 유닛의 크기도 커지게 되고, LED의 수도 증가하게 된다. 따라서, 다수의 백라이트 구동부를 사용하여 LED를 나누어 구동함으로써 보다 원활한 제어가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치용 직하형 발광 다이오드 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 다이오드 백라이트 유닛은 LED 인쇄회로기판(310) 상에 다수의 LED가 배치된 LED 어레이(320)를 포함한다. LED 어레이(320)는 각각이 다수의 블록을 포함하는 다수의 LED 어레이 그룹으로 나뉘며, LED 인쇄회로기판(310) 또한 다수의 LED 어레이 그룹에 대응하여 분리된다. 여기서, LED 어레이(320)는 10개의 LED 어레이 그룹으로 나뉘며, LED 인쇄회로기판(310) 또한 10개로 분리된 경우에 대하여 설명한다. 필요에 따라, LED 어레이 그룹 및 LED 인쇄회로기판(310)의 수는 변경될 수 있다. 각 블록은 특정 수의 LED를 갖는 LED스트링(322)으로 구성된다.
LED 어레이(320)는 제1 및 제2연결수단(340a, 340b)을 통해 제1 및 제2 백라이트 구동부(330a, 330b)에 연결되어 전원을 공급받는다.
각 LED스트링(322)을 제어하기 위한 LED 드라이버 IC(324)는 LED 인쇄회로기판(310) 상에 장착된다.
제1 및 제2 백라이트 구동부(330a, 330b)는 외부로부터의 신호에 따라 LED 어레이에 전원을 공급하는데, 각 백라이트 구동부(330a, 330b)는 구동 인쇄회로기판 상에 장착되는 DC/DC 컨버터(332a, 333a, 332b, 333b) 및 PWM 제어부(334a, 334b)를 포함한다.
제1 및 제2 백라이트 구동부(330a, 330b)는 LED 어레이(320)의 좌우에 각각 장착되어 각 LED 어레이 그룹 별로 LED스트링(322)에 전원을 공급할 수 있다.
또한, 제1 및 제2연결수단(340a, 340b) 각각은 제1 및 제2커넥터(342a, 344a, 342b, 344b)와 이들을 연결하는 다수의 연결선(346a, 346b)을 포함한다. 제1커넥터(342a, 342b)는 백라이트 구동부(330a, 330b)의 구동 인쇄회로기판에 형성되고, 제2커넥터(344a, 344b)는 LED 어레이(320)가 장착되는 LED 인쇄회로기판(310)에 형성된다. 여기서, 제1 및 제2커넥터(342a, 342b, 344a, 344b)의 수는 LED 어레이 그룹의 수, 즉, LED 인쇄회로기판(310) 개수에 대응한다.
백라이트 구동부(330a, 330b)의 구동 인쇄회로기판에는 외부로부터 신호를 전달받기 위한 입력 커넥터(352a, 352b)가 더 형성된다.
본 발명에서, 각 LED스트링(322)은 LED 인쇄회로기판(310)의 상면인 제1면에 장착되고, LED 드라이버 IC(324)는 LED 인쇄회로기판(310)의 하면인 제2면에 장착된다.
이러한 백라이트 유닛은 액정패널과 함께 커버버툼 상에 차례로 놓이며, 커버버툼은 액정패널 전면 가장자리를 덮는 케이스 탑과 체결되어 액정표시장치 모듈을 이룬다.
이때, LED 인쇄회로기판(310)의 제2면에 장착된 LED 드라이버 IC는 커버버툼의 전면과 접촉하게 되며, 커버버툼의 배면에는 백라이트 구동부(330a, 330b)가 위치한다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
210: 인쇄회로기판 220: LED 어레이
222: LED스트링 224: LED 드라이버 IC
230: 백라이트 구동부 232, 233: DC/DC 컨버터
234: PWM 제어부 240: 연결수단
252: 입력 커넥터

Claims (10)

  1. 순차적으로 배치된 커버버툼과, 직하형 백라이트 유닛, 액정패널, 케이스 탑이 체결되어 구성되고, 상기 액정패널이 상기 직하형 백라이트 유닛의 광원 바로 상부에 배치된 액정표시장치 모듈의 상기 직하형 백라이트 유닛에 있어서,
    인쇄회로기판과;
    상기 인쇄회로기판의 제1면에 장착되며, 각각은 적어도 하나의 발광다이오드를 포함하는 다수의 LED스트링으로 구성된 LED 어레이와;
    상기 인쇄회로기판의 제2면에 장착되며, 상기 다수의 LED스트링을 제어하는 LED 드라이버 IC
    를 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은 커넥터를 통해 DC/DC 컨버터와 PWM 제어부를 포함하는 백라이트 구동부와 연결되며,
    상기 커버버툼은 상기 LED 드라이버 IC에 대응하여 상기 인쇄회로기판 반대쪽으로 돌출된 제1부분과 상기 제1부분을 제외한 제2부분을 가지며,
    상기 커버버툼의 제2부분의 상면은 상기 발광다이오드에 대응하는 상기 인쇄회로기판의 제2면과 접촉하고,
    상기 커버버툼의 제1부분의 상면은 상기 LED 드라이버 IC와 접촉하며,
    상기 인쇄회로기판의 제2면으로부터 상기 커버버툼의 제2부분의 하면까지 거리는 상기 인쇄회로기판의 제2면으로부터 상기 커버버툼의 제1부분의 하면까지 거리보다 작은 직하형 백라이트 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인쇄회로기판 상에, 상기 LED 드라이버 IC의 각 핀에 연결되는 저항 및 캐패시터가 장착되는 직하형 백라이트 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 다수의 배선층으로 이루어진 직하형 백라이트 유닛.
  4. 커버버툼과;
    상기 커버버툼 상에 배치되고, 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 제1면에 장착되며, 각각은 적어도 하나의 발광다이오드를 포함하는 다수의 LED스트링으로 구성된 LED 어레이와; 상기 인쇄회로기판의 제2면에 장착되며, 상기 다수의 LED스트링을 제어하는 LED 드라이버 IC를 포함하는 직하형 백라이트 유닛과;
    상기 직하형 백라이트 유닛의 전원 공급을 제어하며 DC/DC 컨버터와 PWM 제어부를 포함하는 백라이트 구동부와;
    상기 직하형 백라이트 유닛의 광원 바로 상부에 배치되는 액정패널과;
    상기 액정패널 상에 배치되고, 상기 커버버툼과 체결되는 케이스 탑
    을 포함하며,
    상기 커버버툼은 상기 LED 드라이버 IC에 대응하여 상기 인쇄회로기판 반대쪽으로 돌출된 제1부분과 상기 제1부분을 제외한 제2부분을 가지며,
    상기 커버버툼의 제2부분의 상면은 상기 발광다이오드에 대응하는 상기 인쇄회로기판의 제2면과 접촉하고,
    상기 커버버툼의 제1부분의 상면은 상기 LED 드라이버 IC와 접촉하며,
    상기 인쇄회로기판의 제2면으로부터 상기 커버버툼의 제2부분의 하면까지 거리는 상기 인쇄회로기판의 제2면으로부터 상기 커버버툼의 제1부분의 하면까지 거리보다 작은 액정표시장치 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 인쇄회로기판 상에, 상기 LED 드라이버 IC의 각 핀에 연결되는 저항 및 캐패시터가 장착되는 액정표시장치 모듈.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 다수의 배선층으로 이루어진 액정표시장치 모듈.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 백라이트 구동부는 두 개의 DC/DC 컨버터와 하나의 PWM 제어부를 포함하고, 상기 PWM 제어부는 상기 두 개의 DC/DC 컨버터 사이에 위치하는 액정표시장치 모듈.
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  10. 삭제
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